为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

近些年来,人工智能、物联网、无人驾驶等等超级复杂事物,不断地出现在我们的眼前,这些由简单代码编写而成的技术系统,不再是单单的辅助我们工作生活,而是开始逐渐代替我们进行工作生活。这些系统最为可怕的地方在于,他们的复杂程度,已经到了让人类大脑难以全面理解的地步。我们需要一种新的思维来解决这个问题,那就是生物学思维,这些复杂技术系统就像是生命一般,它们成长、迭代,走上无止尽的复杂化道路,生物学思维就是解决这个问题的最好办法。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

复杂系统是什么?

通常我们所理解的复杂都是指多而杂的意思,并且没有一种有序且交互的意思存在,但是当我们使用复杂来形容某个系统时,它所表达的意思就是按照有序结构来搭建并且部分之间进行着交互,几乎所有的复杂系统都是如此,尤其是复杂的技术系统,如人工智能、无人驾驶系统,城市交通系统等等。有序意味着只有保持这个固定的顺序,系统才能发挥出原本的功能,如果顺序发生改变,那么系统功能将会发生改变,从A系统变成B系统,或者根本就不能运行,直接瘫痪。例如一台电脑,我们将连接显示的模块连接到输入上,将输入模块连接到显示上,那么这台电脑必定是无法发挥功能的。交互是指复杂系统的部分间的交流互动,部分间的交互越是频繁,复杂系统的连接紧密程度越高,恰好复杂系统正是依靠部分间的交互来发挥功能。还是以电脑为例,如果没有显示或者输入模块,整个电脑也是没办法正常工作,它需要各个模块的正常的交互才能形式正常的功能。复杂系统是指一个具备有序结构并且部分间进行交互的事物。

超出人脑理解范围的复杂系统

我们的电脑都在使用Windows系统,但可能我们并不知道这个Windows系统由多少代码写成的。五千万,是Windows10系统的代码数量,也许大家对于五千万没什么概念,让我换成钞票的直观的理解一下。一张一百元的新钞为一点一五克,一万元也就是一百一十五克,一千万元也就是一百一十五千克,那五千万元也就是五百七十五千克,也就是一千一百五十斤。也就是说,这个数量级的事物已经远远超出人类大脑的理解极限值了,我们几乎没有可能完全理解这个数量级的复杂系统。然而这只是一个电脑运行系统,比它大的系统还有很多,这些被人类创造出来的复杂系统已经不再被人类所理解了。

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虽然人类的拥有进二十五万个GB的容量,但是大脑的记忆能力和检索能力都是有限的,这也就是我们经常会忘记各种事物根本原因。对于记忆能力的,不得不佩服穿梭于各个城市出租车师傅,他们能够将整个城市的线路都存储在大脑中,就连重庆那种高度复杂的交通线路也不在话下,尤其是在没有智能导航之前。但即便如此,这些出租车师傅也仅是能够将某个熟悉的城市道路熟记,当他进入到一个新城市中时,需要数年时间的重新开始。而复杂技术系统,像人工智能导航系统,则完全可以将整个世界所有城市的道路存储下来,并进行实时检索,指明正确线路。

我们人类大脑适应于线性思维,也就是说当一个较小的变化产生较小的差异,或者是一个较大的变化就产生一个较大的差异时,对于大脑来说几乎没有困难,这是进化赋予大脑的。但是当面对非线性变化时,即一个变化产生的差异发生不成比例的改变,大脑就显得很为难了。就拿出租车师傅来说,如果他运行的线路都是集中城市某一区域,或者说某一区域内的客源就能为他提供足够的收入,而去到其他区域则面临不确定的变化,那么结果就是出租车师傅只会停留在这个区域内,而不是整个城市跑,因此也就无法熟悉整个城市的线路,仅是其中某个区域。

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在过去的几千年时间里,无数的人都冲着无所不知而去,但事实上,从没有任何一个人成为无所不知。在现代的技术手段下,我们几乎可以预见在未来,无所不知的存在很大概率会被人类创造出来,那就是人工智能。人工智能虽然是模仿人类各种进化而来的能力,尤其是大脑,但是它具备人类大脑所没有的强大优势,那是储存,或者说是记忆,只要空间足够,理论上一个人工智能就是可以装下整个人类的知识,重要的是还能够快速地进行存储和检索功能,这是人类大脑所追赶不及的功能。它就像是一个初级的生命体,正在经历着最初始进化,不断的向复杂发展。

复杂技术系统的进化---迭代

在生物学中我们使用“物竞天择,适者生存”的进化论,来描述生物系统的进化发展。从大约四十亿年前的海底热泉中的原始单细胞生命,发展到今天,包括了海陆空齐全的千万种生命。生物经历的是一个复杂化过程,只有复杂化才能赋予生物各种功能。原始细胞生命也许就只有简单的新陈代谢和基因复制功能,就其他而言,可能都是多余的,而现在的生物则有运动、呼吸、视觉、血液循环等等功能。生物本质上来说就是一个复杂的化学系统,高级生命更是如此。

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而我们见到的这些个复杂的技术系统,人工智能,物联网,他们实质上是生命的另一种形态,物理性质的生命形态。它们的成长过程,几乎是与化学生命系统是一样。在生物学中,我们使用进化来描述生物系统的对环境的适应,而复杂技术系统则是通过迭代实现“物竞人择,适者生命”,完成化学生命的进化过程。复杂技术系统以“0”和“1”为基因原始代码,通过0和1的组合,形成不同的信息,驱动表层代码和硬件设备组合成复杂技术系统的整体。

生物系统与复杂技术系统,两者之间存在的最大不同在于,筛选生物系统的大手是无形的,几乎不可预测;但是对于复杂技术系统来说,这只大手就是人类自身在挥动,以人类偏好为筛选标准。生物系统是在主动追寻着环境变化而进化,复杂技术系统则是被动依靠人类的偏好选择而迭代。成功生存下来的复杂技术系统,无一不是依靠人类的偏好选择,接下来等待它的是,继续复杂化来适应人类的偏好需求。就目前我们看到的情况来说,生命系统比复杂技术系统具备更高的效率,复杂技术系统明显显得臃肿庞大,达不到最大化的能量使用率。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

目前仍然在使用的传统物理学思维,已经不能帮助我们很好的理解复杂系统,以及解决其中产生的问题了。在物理学思维中,我们习惯于抽象化,竭尽全力地将复杂事物极简化,就像是牛顿创造万有引力、爱因斯坦创造相对论,用一个精简的数学公式概括所有的内容。可事实上,并不是所有的事物,都是可以通过抽象化的极简方式来得到理解,生物系统就是如此。我们无法通过一个精简的数学公式,获得对于生物系统的理解,而是需要许多的确实描述来形容,才能得到对于生物系统的理解,如达尔文创造的进化论。面对复杂系统时,情况正是如此,抽象式的牛顿爱因斯坦思维已经不能让我们理解整个复杂系统了,反而是达尔文式生物学思维能推动我们,朝着全面深层次的方向来理解复杂系统。

复杂技术系统适用于生物学思维的原因

生物学思维有三点原因,适于用来理解复杂系统。第一,生物系统的复杂程度高于物理性质的复杂技术系统;第二,生物系统是有历史的,通过历史追溯,我们可以了解生物系统的发展过程并且预测生物系统的未来;第三,生物系统是随环境变化而进化的。生物学思维能够用来理解生物系统并且解决生物系统中的问题,就已经说明了它对于复杂系统的适用性。当物理学思维已不能承担这个重任的时候,使用生物学思维来处理复杂系统问题是必不可缺的,也是必然的。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

面对复杂技术系统时,我们需要的不仅仅是纯粹的生物学思维,更需要一种经过物理学思维锤炼过的生物学思维,将物理学思维融合进生物学思维中。生物学思维往往是注重细节、强调多样性,但是这样做,可能会使得我们坠入复杂的网络中难以自拔,如果是将物理学思维的抽象化融入其中,就可以把其中那些混乱庞杂无关的部分抽象化,得到一个精简易懂的系统模型。如此,理解复杂技术系统,可能不会再是一件非常艰难的事情了。

包括生命在内的复杂系统天生脆弱性

一个事物越是复杂,那么它就是越脆弱的。一架飞机和一台汽车相比较,可以轻易地判断出飞机的脆弱性远高于汽车,一架飞机大约需要几百万个零件,如空客A380就需要约400万个零件,而汽车只需要大约1万个零件,几百万倍的零件数量将飞机的脆弱性展现无遗。对于复杂技术系统,它的脆弱性犹有过之。复杂技术系统所需要的零件一点也不比飞机少,Windows 10的操作系统至少有5千万行代码。而复杂技术系统的脆弱主要是因为它存在高度频繁的交互,交互包含了复杂技术系统的内外数据信息的交流沟通,复杂技术系统应用范围和适应频率直接决定它的交互程度。交互程度越高,它对于系统产生的冲击就越大,原本一个细微的错误,可能并不会产生严重的后果,但一经交互放大之后,那绝对是灾难级的。如果一个计算程序是由多个模块组成的复杂技术系统,其中一个模块由于错误会将结果放大10倍,如果模块工作是独立的,那么它最终的结果,很大概率只是放大了10倍,但是如果模块之间数据是交互,计算结果是相互运用的,那么最终结果可能被放大至百倍,甚至是千倍。脆弱性是复杂系统的天生属性。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

在复杂技术系统中,经常能够碰到各种各样的bug,并且都是一些不明原因的bug,在处理这些bug时,经常是束手无策,最好的办法就是做个补丁修补一下。就彷佛是感冒,这个普通的疾病任何时间都可能发生,同样是拿它没有任何办法,能做的就是,等待身体自身免疫功能消灭入侵的病毒,或者使用药物,但在下一次,依然存在同样的患病风险。复杂化不但决定了复杂技术系统的脆弱性,同时也决定了生命的脆弱性。

生命系统是一个高度复杂的化学系统,人体由四十到六十万亿个细胞,和大约1.3倍的细胞数量的微生物共同组成。这些细胞和微生物按照有序的结构,排列成更高级的组成部分来构成人体。交互保障并促进了,细胞和微生物之间的协同工作,共同维护整个人体的正常运行,它们之间的连接非常紧密牢固,形成一个稳定的整体。当细胞或微生物病变,或外部病毒细菌入侵时,只要人体免疫功能没有消除病源,病毒细菌就会沿着交互渠道,向外扩散入侵其他正常的细胞或微生物。随着入侵的扩大,病源会影响交互渠道的功能发挥,甚至切断渠道并且蔓延至整个渠道中。交互渠道的影响或者中断,会引发功能障碍,以点向面的形式向外扩散。也就是说附近共用交互渠道的细胞、微生物或器官都会受到影响,功能发挥受到限制。随着病源的壮大,最终整个机体的功能受到影响,甚至是中断直至死亡。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

随着复杂化的程度加深,交互程度也随之加深,包括生命在内的复杂系统也就变得越来越脆弱,面对灾难的处理应对能力也就越来越弱。

结语

虽然在今天,我们已经揭开了有关生命的一部分事实,但依然还是有多人不愿意相信这个事实,而是认为生命是神秘的,神圣的,所谓的事实不过是表层的事物,根本没有探索到生命真正的本质。面对复杂系统,同样的情绪正在滋生。

对于复杂技术系统中的神秘性,人们通常会有两种潜在的极端反应,第一种反应是有意且极力地削弱它的重要性,认为系统中根本不存在任何神秘的东西,第二种反应是则来自那些醉心于寻找神秘和未知事物的人,它们通常是技术的门外汉,总是把设备或是系统的内部运行神秘化,并以此为荣。大多数人在两者之间,认为系统中,存在一定程度的神秘性,但同时又希望自己可以理解这个复杂的世界。

为什么需要生物学思维?复杂技术系统就像生命迭代进化成长

“神秘而无奇迹,神奇而不神秘”,应该是我们面对整个复杂世界的态度,它的第一层意思要求我们努力克服自己的无知,绝不能沉迷其中;而第二层意思意味着,一旦理解了某个事物,我们就不会认为它是理所当然的。

谦卑之心,再加上迭代的生物学思维,就是洞悉复杂世界的正确方式,它能帮助和指导我们与复杂系统进行交互,适应这个充满复杂系统的世界。复杂系统,尤其是复杂技术系统,是时代发展的潮流方向,我们没有能力逆转这个方向,只能顺应时势,与复杂系统共生存。


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